大功率电子管在短波发射机中的应用及维护

摘 要 电子管，是一种最早期的电信号放大器件，应用于电视机、收音机、扩音机等电子产品。大型电子管常应用于发射机的末极，由于电子管体积大，价格昂贵，且直接影响播音效果的特点，在维护中尤其重视。本文以旭光产FU616C为例，介绍大型电子管在短波发射机中的应用和维护。

关键词 电子管；四级管；真空器件

中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）180-0068-02

1 大功率电子管介绍

电子管的寿命主要取决于阴极的寿命。阴极的材质一般有纯钨阴极，氧化物阴极和碳化钍钨阴极。碳化钍钨阴极通常是直热式的，通过一点电压加热，即可产生热电子放射，所以它是灯丝也是阴极。根据材质和原理碳化钍钨阴极与氧化物阴极相比较有更长的使用寿命，一般在2 000～10 000小时以上。

国家新闻出版广电总局七三一台的sw100-Ⅱ100kw短波发射机射频末极使用了旭光牌的FU616C真空电子管。（原设计为西门子产的rs2054sk，由于我国制造工艺的提高和价格等各种因素现使用旭光FU316C替代）。FU316C是一种大功率金属陶瓷四极管，采用的是网状钍钨阴极、鼠笼型栅极、同轴电极结构。阳极采用超蒸发冷却方式，最高工作频率150MHz，输出功率可达100kW。

FU616C实际是一个四极管（如图1），k为阴极，g1为控制栅，g2为帘栅，a为屏极。

阴极实质上也是电子管的灯丝，给灯丝加上电压，当灯丝被加热到一定温度时，阴极就可以发生电子，保证管内电流流通。阳极的作用主要是建立必要的管内电场，接受阴极发射出来的电子，形成阳极电流，由于阴极发射出的电子不断对阳极板进行轰击，阳极会产生大量的热量，为了带走阳极的热量，在阳极下面设计了两个口，一个出水口，一个入水口，经过处理后的纯净水通过在阳极进行超蒸发冷却，带走热量，是管内保持一定的温度，有利于电子管性能的稳定。

控制栅极的主要作用是通过对电压的调节。对阴极表面电场产生有效均匀的抑制作用，通过调节栅极电压，就可以改变阳极电流。

图中①为管帽，管帽内为灯丝，在搬运电子管时管帽不能用做牵引，图中g2到a部分为陶瓷真空部分，此处不得有污渍和水渍，容易渗入影响真空度，在搬运电子管时操作人员应戴白手套，手持阳级法兰盘部位或用专用工具与阳极法兰盘的提手螺孔相连取、放电子管。

2 大功率电子管的常见故障和原因

2.1 漏气

高频加热电子管在出厂前经过了抽真空的工艺，管内压力仅为大气压的几亿分之一，拥有超高的真空度，是典型的真空电子器件。如果电子管一旦漏气，管内容易出现打火，闪络，加不上高压等故障。产生漏气的原因很多，比如设计，工艺，运输，保存中都有可能，特别注意在搬运电子管是不要直接用手摸白色陶瓷部分，如果有水渍或者油渍容易吸入陶瓷内，影响真空度。

2.2 碰极（短路）

电子管各电极之间是绝缘的，理论上绝缘电阻应该是无穷大，不过在生产和使用中不可避免的出现金属材料蒸发，介质外壳表面附着异物等原因，电极间的绝缘电阻往往降至几千兆欧，甚至几十兆欧。由于阴极和栅极的极间距离很小，所以电极间的碰极多以阴极和栅极的碰极为多，一旦碰极，相碰的两个电极间的绝缘电阻应为零或者接近零。碰极产生的原因主要有栅丝变形、阴极澎起等。电子管的各极都有自己的独立作用，一旦碰极就打乱了各自的独立作用。以栅阴碰极为例，加到栅极的负偏压和阴极短路，栅极就失去了控制作用，阴流（或阳流）迅速升高，电流过荷会引起跳闸和保护，使机器无法工作。

2.3 老化

电子管的寿命主要是取决于阴极的寿命，阴极是用来放射电子的部分，阴极衰老会引起阴极放射电流下降，输出功率变小，发射机的电器指标变差，出现失真、杂音增加等。正常发射机电子管的寿命在2 000小时以上，若发现电子管指标严重下降，应及时更换电子管，以免影响安全播音。

2.4 断丝

断丝现象出现在阴极较多，栅极断丝比较少，常见的是部分断丝，全部断丝不多，阴极断丝时，在发射机上可见阳流，栅流和灯丝电流减小，表壳温度降低（观察时需落掉高压后用红外温度计），阴极断丝容易引起阴极和栅极碰极。断丝的原因很多种，除了在生产和运输保存中容易引起断丝，在使用中也容易引起断丝。为了防止断丝，在发射机上加灯丝电压应分为两步加，先加半压后加全压。因为在未工作时灯丝冷电压较小，加灯丝电压瞬间，灯丝电流上升极快，电流大，电磁力相当大，有可能使灯丝拉断，先加半压后，灯丝发热电阻值就增大了，再加全压，灯丝电流就不会过大。

3 发射机电子管的维护

电子管的日常维护除了应保存在干燥，稳定的环境中，还应定期对电子管进行冷打压，老练。冷打压是在电极间加入一定值的高压（交流和直流皆可），对电子管有以下作用：

一是利用放电现象，去除电子管内各电极的毛刺；二是提高各极的绝缘度和耐压性能；三是鉴别电子管是否漏气。

3.1 冷打压正确的连接方法

3.1.1 做好打压前的准备工作

在打压间中，将电子管放在特制的绝缘架上，用干布在电子管表面和周围进行擦拭，清除电子管表面的湿气和灰尘，以免发生打火等现象，打压过程至少要有两人同时进行，一人监护，一人呼应。

3.1.2 电极连接方法

电极冷打压通常是在专门设备上进行的，也可以在正式使用的发射机上进行。 进行冷打压时，用工频试验器或直流高压试验器进行冷打压，原理图如图2。

3.2 电子管打压步骤

1）做好安全防护措施，按四极管打压要求，首先将管子放置好位置，并且屏极接地。

2）在a-g2即屏极-帘栅极打压时，屏极接地；帘栅极、栅极、阴极之间相互短路并接试验器的高压输出端。

3）在g1-k即栅极-阴极打压时，屏极、帘栅极、栅极互相短路并接地，阴极接试验器的高压输出端。

4）在g2-g1即帘栅极对栅极打压试验时，屏极、帘栅极互相短路接地，栅极和阴极相互短路接试验器的高压输出端。

电极如图3连接：

极间打压电压取值：

阳极――栅极极间打压：应加阳极直流电压的4倍以上，例如阳极直流电压为10kV，打压数值应在40kV以上。因为正常播音时发射机100%调幅时，阳极瞬时高压约为阳极直流电压的4倍[1]。

帘栅极――控制栅极和阳极――控制栅极极间打压：电压加到5kV～10kV之间，根据经验和不同厂商的工艺在这个范围取值。

3.3 注意事项

1）测量时，仪器要可靠接地，操作人员应远离高压操作部分，做好安全措施。

2）操作中，升压和降压都要缓慢均匀，如果出现异常，立即停止升压，先降压后切段电源，用放电棒进行放电后再进行检查。

3）每次打压完成后都要Φ缱庸芙行放电，因为管内还可能存有高压。

4）打压完成后要做好记录。

参考文献

[1]郭平喜.电子管的常见故障及维护[J].山西电子技术，2013（5）：94-96.